Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы. красные пищевые красители 14
1.1 Тенденции рынка пищевых красителей 14
1.2 Классификация красителей и требования к ним 18
1.3 Синтетические красители 20
1.3.1 Азорубин-Е122 21
1.3.2 IIOHCO4R-E1 24 23
1.3.3 Красный очаровательный АС -Е129 25
1.3.4 Запрещенные и неиспользуемые красные синтетические красители 27
1.4 Натуральные (природные) красители 30
1.4.1 Кармины-Е120 30
1.4.2 Красный свекольный-Е162 32
1.4.3 Антоцианы-Е163 34
1.4.4 Красный рисовый 39
1.5 Традиционные способы получения антоциановых красителей 40
1.6 Влияние различных факторов на устойчивость окраски красителей. 42
1.7 Антиоксидантная активность как мера ценности красителя 44
1.8 Применение традиционных антоциановых красителей для производства кондитерских изделий 46
1.8.1 Производство мармелада 47
1.8.2 Производство карамели 50
ГЛАВА 2. Объекты и методы исследования 53
2.1 Характеристика антоциансодержащего сырья, используемого в производстве красителя 53
2.2 Характеристика сырья, используемого в производстве кондитерских изделий 57
2.3 Схема экспериментальных исследований 60
2.4 Выделение антоциановых пигментов 60
2.5 Изучение состава и свойств антоциановых красителей 62
2.5.1 Фотометрический анализ содержания красящих веществ ч 62
2.5.2 Исследование термической устойчивости растворов 63
2.5.3 Исследование спектральных характеристик красителей 63
2.5.4 Оценка цвета красителя в системе RGB 63
2.5.5 Исследование антиоксидантной активности 64
2.5.6 Хроматографический анализ антоциановых соединений 65
2.6 Определение показателей качества кондитерских изделий 66
2.6.1 Оценка органолептических показателей качества 66
2.6.2 Определение активной кислотности 66
2.6.3 Определение титруемой кислотности 67
2.6.4 Исследование спектральных характеристик изделий 67
2.6.5 Оценка цвета изделий в системе RGB 67
2.6.6 Исследование антиоксидантной активности 68
2.7 Статистическая обработка результатов эксперимента 68
ГЛАВА 3. Получение, свойства и состав антоциановых красителей 71
3.1 Особенности и преимущества получения антоциановых красителей бескислотным способом 71
3.1.1 Бескислотный способ получения антоциановых красителе ... 71
3.1.2 Технологическая схема производства красителя 74
3.2 Характеристика свойств антоциановых красителей 76
3.2.1 Спектральные характеристики 76
3.2.2 Антиоксидантная активность 78
3.2.3 Устойчивость растворов при различных рН 79
3.2.4 Влияние рН на антиоксидантную активность 82
3.2.5 Влияние природы органических кислот 84
3.3 Влияние предварительной обработки сырьевого источника на состав и свойства антоцианов из винограда сорта «Изабелла» 92
3.3.1 Спектральные характеристики 93
3.3.2 Антиоксидантная активность 96
3.3.3 Состав экстрактов 97
Выводы 106
ГЛАВА 4. Применение антоциановых красителей в кондитерской промышленности
4.1 Использование антоциановых красителей в производстве мармелада
4.1.1 Исследование окраски мармелада 111
4.1.2 Антиоксидантная активность желейного мармелада 116
4.1.3 Влияние дозировки сырья на стабильность окраски 119
4.2 Использование антоциановых красителей в производстве карамели 123
4.2.1 Применение красителя в производстве леденцовой и тянутой карамели 123
4.2.2 Спектральные характеристики окраски карамели и ее антиоксидантная активность 124
4.2.3 Применение красителя в производстве жевательной карамели и ее спектральные характеристики 129
4.3 Использование антоциановых красителей в производстве желейных конфет 132
4.4 Экономические расчеты 135
Выводы 139
Общие выводы 141
Список использованных источников
- Классификация красителей и требования к ним
- Схема экспериментальных исследований
- Бескислотный способ получения антоциановых красителе
- Антиоксидантная активность желейного мармелада
Введение к работе
Актуальность работы. Цвет пищевых продуктов, внешняя привлекательность играют большую роль в оценке их качества, стоимости, в конкуренции на рынке.
В настоящее время для окрашивания большинства кондитерских изделий применяются синтетические пищевые красители, многие из которых по данным правозащитных и здравоохранительных организаций Европы являются опасными аллергенами. Традиционно натуральные пищевые красители имеют ограниченное применение из-за сравнительно высокой стоимости и низких потребительских свойств (термолабильности, невысокой красящей способности). Применение этанола без дополнительного подкисления в качестве экстрагента при получении натуральных антоциановых красителей позволяет не только увеличить выход красящих веществ, но и повысить стабильность самих пигментов.
Для производства красителя возможно применение отходов сокового производства, что позволяет более рационально использовать сырьевые ресурсы. Источником красящих веществ служит местное растительное сырье (черная смородина, виноград, черника), обладающее наиболее усвояемыми нутриентами и обеспечивающее укрепление неспецифического иммунитета и антиоксидантной защиты человеческого организма.
Последнее особенно актуально, ввиду того, что рациональное питание является важнейшей составной частью здорового образа жизни, помогает сохранить здоровье и реализовать резерв долголетия организма. В последнее время серьезное внимание уделяется окислительному повреждению биологических молекул, которое генерируется в основном свободными радикалами, что приводит к возникновению ряда заболеваний, в т. ч. онкологических. Введение в окислительные процессы антиоксидантов подавляет или значительно замедляет скорость протекающих реакций.
Мармелад и карамель пользуются большой популярностью у населения. Однако часто люди ограничивают себя и своих детей в потреблении этой продукции, т.к. она бывает окрашена в холодные, неестественные цвета или, по их мнению, содер-
жит вредные синтетические ингредиенты.
Применение для окрашивания этих кондитерских изделий натуральных антоциановых красителей, полученных бескислотной обработкой сырьевого источника этанолом, позволяет исключить из их рецептур синтетические пищевые азокрасители и сделать продукт более привлекательным для потребителя из-за естественной красной окраски. Антоцианы, составляющие основу красящих веществ колоранта, относятся к группе биофлаво-ноидов (парафармацевтиков), являются сильными антиоксидантами, что позволяет использовать окрашенные ими продукты для профилактики свободнорадикальных патологий.
Работа выполнена в соответствии с планами НИР ВГТА по теме «Выделение, изучение состава и свойств природных и модифицированных биологически активных органических соединений из растительного сырья». Часть работы выполнена в рамках гранта РФФИ № 06-08-00448 а «Разработка методов диагностики качества продукции по параметрам цветности с применением цифровых технологий».
Цели и задачи. Цель работы - развитие физико-химических основ процесса экстрагирования антоциановых соединений из различного растительного сырья, изучение влияния способов его обработки на эффективность извлечения пигментов и расширение ассортимента сахарных кондитерских изделий, окрашенных натуральными антоциановыми красителями.
В рамках поставленной цели решались следующие задачи:
обоснование преимуществ бескислотного получения антоциановых красителей экстрагированием этанолом из растительного сырья;
изучение функционально-технологических свойств красителя в различных средах и подбор оптимальных условий приготовления кондитерских полуфабрикатов;
изучение условий предварительной обработки сырья как способа увеличения выхода красящих веществ;
изучение антиоксидантных свойств антоциановых красителей, полученных бескислотным способом;
разработка способа производства сахарных кондитерских изделий (мармелада, карамели, желейных конфет), окрашенных натуральными антоциановыми красителями и исследо-
вание динамики изменения окраски и антиоксидантной активности;
- разработка проекта технической документации (ТУ,
ТИ, РЦ) и промышленная апробация экспериментальных иссле
дований;
- расчет экономических показателей.
Научная новизна:
Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено повышение содержания красящих веществ в антоциано-вых красителях, полученных бескислотной обработкой сырья этиловым спиртом, изучено положительное влияние предварительного замораживания на выход пигментов.
Установлено наличие антиоксидантной активности у анто-циановых красителей, вырабатываемых по предлагаемому способу получения.
Показано, что применение бескислотных антоциановых красителей с повышенным содержанием красящих веществ в производстве сахарных кондитерских изделий (мармелад, карамель, желейные конфеты) позволяет не только улучшить их внешний вид и обогатить биологически активными соединениями, но и существенно увеличить антиоксидантную активность этих продуктов питания, что может быть использовано для профилактики опасных для здоровья человека радикальных химических реакций.
Новизна технического подтверждена положительным решением на вьщачу патента РФ на изобретение по заявке №2007140921/13 (044793) «Способ производства желейного мармелада» от 02.11.07.
Практическая значимость. Усовершенствована технология антоциановых красителей, получаемых из растительного сырья бескислотной экстракцией этанолом. Предложен способ предварительной обработки сырьевого источника, позволяющий увеличить выход красящих веществ в 1,3 раза.
Определены оптимальные условия для окрашивания полуфабрикатов кондитерского производства натуральными антоциа-новыми красителями.
Разработана технология производства кондитерских изделий (мармелада, карамели, желейных конфет), окрашенных на-
туральными антоциановыми красителями.
Разработаны проекты технической документации: ТУ 9169-105-02068108-2007 «Краситель пищевой "Черничный красный"», ТИ; ТУ 9121-155-02068108-2007 «Карамель "Вкус лета"», ТИ, РЦ; ТУ 9128-101-02068108-2007 «Мармелад "Ягода"», ТИ, РЦ.
Возможность использования антоциановых красителей для окраски желейных конфет подтверждена актом промышленных испытаний на ЗАО «Сормовская кондитерская фабрика», г. Нижний Новгород.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
Теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение повышенного содержания красящих веществ в антоциановых красителях, полученных бескислотным выделением из сырья этиловым спиртом, положительное влияние предварительного замораживания сырья на выход пигментов.
Функционально-технологические свойства антоциановых красителей, вырабатываемых бескислотным экстрагированием этиловым спиртом, при различной кислотности среды и температурном воздействии.
Способы производства кондитерских изделий (мармелада, карамели, желейных конфет), окрашенных антоциановыми красителями с повышенным содержанием красящих веществ, и проекты технической документации на краситель пищевой «Черничный красный», мармелад «Ягода», карамель «Вкус лета».
Наличие антиоксидантной активности у антоциановых красителей и окрашенных ими кондитерских изделий (мармелад, карамель, желейные конфеты).
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на отчетных научных конференциях Воронежской государственной технологической академии (2004 г., 2007-2009 гг.); конференции «Пути и формы совершенствования фармацевтического образования. Создание физиологически активных веществ», г. Воронеж, 22-24 марта 2007 г.; VIII Всероссийской конференции молодых ученых с международным участием «Пищевые технологии», г. Казань, 2007 г.; межрегиональной научно-практической конференции «Проблемы здоровьесбережения студентов и школьников. Новые научные тенденции в медицине и фармации», г. Воронеж,
6-7 февраля 2008 г.; VI Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодежь и современные информационные технологии», г. Томск, 26-28 февраля 2008 г.; ГХ Всероссийском форуме молодых ученых и студентов «Конкурентоспособность территорий и предприятий в формирующейся новой экономике», г. Екатеринбург, 22-24 апреля 2008 г.; VI международной научной конференции студентов и аспирантов «Техника и технология пищевых производств», г. Могилев, 24-25 апреля 2008 г.; научно-практической конференции «Актуальные проблемы развития технологии продуктов питания», г. Воронеж, 26-28 мая 2008 г.; IX международной конференции молодых ученых «Пищевые технологии», г. Казань, 3-5 июня 2008 г.; II международном Форуме «Аналитика и Аналитики», г. Воронеж, 22-26 сентября 2008 г.; IX Международном форуме «Пищевые ингредиенты XXI века - 2008», г. Москва, 25-27 ноября 2008 г.; VII Международной конференции «Кондитерские изделия XXI века», г. Москва, 30 марта -1 апреля 2009 г.
Опытные образцы красителей, окрашенных ими изделий и информационно-справочный материал демонстрировались в экспозиции ВГТА на 24-й и 25-й Межрегиональных специализированных выставках «Продторг» (г. Воронеж, 28-30 ноября 2007 г. и 26-28 ноября 2008 г.); Воронежском промышленном Форуме (г. Воронеж, 6-8 февраля 2008 г.).
Экспозиции отмечены дипломами «За использование натуральных красителей из антоциансодержащего сырья в производстве пастило-мармеладных изделий», «За способ получения мармелада "Ягода" с использованием натуральных красителей», «За инновационный проект "Использование натуральных красителей из антоциансодержащего сырья в производстве пастило-мармеладных изделий"», «За разработку леденцовой карамели "Вкус лета"», «За разработку карамели жевательной консистенции с использованием гуммиарабика и натурального антоциано-вого красителя из черной смородины».
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 18 публикаций, в том числе две в рекомендуемых ВАК изданиях, семь тезисов докладов и одно положительное решение на выдачу патента РФ на изобретение.
Структура и объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованных источников и приложений. Основное содержание работы изложено на 128 страницах, включая 34 таблицы и 46 рисунков. Список используемых источников включает 142 работы российских и зарубежных авторов.
Классификация красителей и требования к ним
Согласно Директиве Европейского парламента и Совета ЕС 94/36 пищевые красители классифицируют как химические синтетические вещества или природные соединения, которые придают или усиливают цвет пищевого продукта [13]. Не относятся к пищевым красителям пищевые продукты (включая сушеные или консервированные), пряности и специи, используемые при приготовлении продуктов питания и обладающие вторичным красящим эффектом (соки, пюре, кофе, какао, шафран и др.), а также красители, применяемые для окрашивания несъедобных наружных частей пищевых продуктов: оболочек для сыров и колбас, поверхностей для клеймения мяса и маркировки сыров и яиц [13; 17].
Отдельно классифицируются согласно [17] лаки и пигменты. Пищевой пигмент — пищевой краситель, образующий дисперсии в воде и/или пленкообразующих веществах. Лак — пищевой пигмент, полученный из натурального и/или синтетического красителя в результате образования комплексов с металлами и/или адсорбции водонерастворимыми носителями,
Лаки - особые товарные формы пищевых красителей, представляющие собой комплексные соединения красителей (обычно синтетических) с катионами металлов (чаще всего алюминием). Ими можно окрашивать весь объем пищевого продукта или только его поверхность. Лаки встречаются в продаже как в виде порошков (лак, нанесенный на сахар, соль и т. п.), так и в виде дисперсий: глицериновых, масляных, жировых, восковых. Содержание пигмента в лаковых товарных формах пищевых красителей — 10-40%.
Лаковые красители применяются для окрашивания сухих смесей, десертов и супов быстрого приготовления, цветных сахарных глазурей, карамели, сахарных оболочек жевательных резинок, кондитерских драже, йогуртов с фруктовыми наполнителями, цветных оболочек сыра и т. д. [3]
В настоящее время для применения в пищевых продуктах Российской Федерации разрешено около 50 натуральных и синтетических красителей, включая добавки, обозначенные строчными буквами латинского алфавита и строчными римским цифрами, входящие в одну группу соединений с единым Е-номером [13].
Изучение проблемы показывает, что пищевые красители должны обладать следующими свойствами: 1. Абсолютная безвредность красителей, предназначенных для окрашивания пищевых продуктов. Поэтому натуральные пищевые красители должны изготавливаться из растительного сырья, разрешенного органами здравоохранения для получения из него безвредных красящих веществ. 2. Устойчивость к температурным воздействиям. При нагревании до температуры 100-105 С основные свойства красителей не должны изменяться. Обычно устойчивость пищевых красителей определяется нагреванием их растворов до кипения и кипячением в течение 5 мин. 3. Не реагировать ни с основным, ни с сопутствующими компонентами продукта. 4. Обладать хорошей красящей способностью. Окрашиваемые ими изделия должны иметь интенсивные, ясно выраженные цвета соответствующих тонов. 5. Не иметь неприятных посторонних вкуса и запаха.
Вкус большинства натуральных пищевых красителей, основу красящих веществ которых составляют антоцианы, кислый, так как при их изготовлении часто используются пищевые кислоты. Наличие горького вкуса в красителях не допускается. 6. Цвет окрашенных пищевых продуктов должен быть стойким и не изменяться при хранении их в течение гарантийного срока [18]. 7. Простота способа применения для окрашивания продукта. 8. Экономическая эффективность. 9. Краситель должен вводиться в пищевой продукт в виде водного или спиртового раствора с массовой долей колоранта 1-20 % [6]. 1.3 Синтетические красители Синтетический пищевой краситель — пищевой краситель, полученный методами органического синтеза [17].
Синтетические красители в пищевой технологии применяются как в виде индивидуальных продуктов и соединений с содержанием основного продукта не ниже 70 — 85 %, так и в смеси друг с другом, и разбавленные наполнителями (поваренная соль, сульфат натрия, глюкоза, сахароза, лактоза, крахмал и т.д. [3]), что упрощает их использование. Для окрашивания пищевых продуктов используют, главным образом водные растворы пищевых красителей. Порошкообразные красители применяют обычно лишь в сухих полуфабрикатах (концентратах напитков, сухих смесей для кексов, желе и т.д.) [13; 19]. Основным недостатком синтетических колорантов является слабая изученность влияния красящих веществ, примесей и продуктов их метаболизма на биохимические процессы человеческого организма, хотя основные из них и используются в мировой пищевой промышленности десятки лет [23-28].
Синтетические красители не отличаются острой токсичностью, но некоторые из них являются мутагенами или аллергенами [29]. Поэтому, прежде чем использовать синтетические красители, необходимо убедиться в их токсикологической безопасности. Согласно данным различных правозащитных организаций красители Е129 и Е122 способны вызывать у детей гиперактивность или синдром дефицита внимания и гиперактивности [30], Краситель Е124 запрещен в ряде стран как канцероген, способный провоцировать приступы астмы [31], Е103 по некоторым данным может привести к образованию злокачественных опухолей, Е122 запрещен в ряде стран (Австрии, Норвегии, Швеции), а потребительские организации Австралии включили его в группу опасных пищевых аллергенов, особенно для страдающих бронхиальной астмой [32].
В настоящее время из 10 красных пищевых синтетических красителей на территории РФ не имеет разрешения к применению для производства пищевых продуктов Эритрозин Е127; запрещены к применению -Цитрусовый красный Е121, Амарант Е123 и Красный 2G Е128. К неиспользуемым для производства пищевых продуктов относятся Красный для карамели №1, 2, 3.
Схема экспериментальных исследований
Активную кислотность рН определяли в растворе объекта исследования строго установленной концентрации [123]. Навеску хорошо измельченного исследуемого объекта массой 5 ± 0,001 г .помещали в химический стакан вместимостью 100...200 см3 и приливали 50 см3 дистиллированной воды. Тщательно перемешивали, ускоряя, если требуется, растворение нагреванием до температуры не выше 70 С, охлаждали до (20 ± 2) С и измеряли рН на потенциометре рН 121.
Результаты параллельных определений вычисляли до второго десятичного знака и округляют до первого десятичного знака. За окончательный результат анализа принимали среднее арифметическое результатов двух параллельных определений, допускаемые расхождения между которыми не превышали рН 0,2-0,3.
Предел допускаемых значений погрешности измерения 0,3 рН (Р=0,95). Определение титруемой кислотности
Проводили согласно методике [123]. Навеску измельченного исследуемого продукта в количестве 5 ± 0,01 г помещали в химический стакан или коническую колбу вместимостью 200-250 см , приливали около 100 см дистиллированной воды, нагретой до 69-70 С, хорошо размешивали, охлаждали, приливали 3-4 капли фенолфталеина и титровали 0,1 моль/дм раствором NaOH до бледно-розового окрашивания, не исчезающего в течение 1 мин. Кислотность X град вычисляли по формуле: поправочный коэффициент раствора гидроокиси натрия или калия с концентрацией 0,1 моль/дм , используемого для титрования; V - объем раствора гидроокиси натрия или калия, израсходованный на титрование, см3; m - масса навески продукта, г; 100 - коэффициент пересчета на 100 г продукта; 10 - коэффициент пересчета раствора гидроокиси натрия или калия с концентрацией 0,1 моль/дм .
Оценка цвета изделий в системе RGB Измерение и обсчет результатов проводили аналогично п. 2.5.4, но для проведения исследования использовали не приставку к сканеру, а полипропиленовые формы с прозрачным дном, разработанной нами конструкции (рис. 2.2) - в случае, когда образец готовился в лаборатории -- или предметное стекло для микроскопии - для готовых образцов [124]. Этот выбор основан на том, что за счет толщины и особенностей состава такое стекло не вносит искажений в значение цветовых характеристик исследуемого образца.
Статистическая обработка результатов эксперимента Все полученные экспериментальные исследования были проведены в трех повторениях, аналитическое определение для каждой пробы - в двух -трех повторениях. В таблицах и на рисунках приведены данные типичных опытов, каждое значение является средним как минимум из трех определений.
Графические зависимости на рисунках представлены после обработки экспериментальных данных по методу наименьших квадратов.
Недостаток традиционного способа получения антоциановых красителей (п. 1.5) заключается в сложности извлечения пигментов, относительно невысоком содержании красящих веществ (40-45 г/кг) в получающемся концентрате, необходимости предотвращения микробиологического загрязнения (консервирование выжимок, пастеризация красителя). Следует отметить, что на стадии концентрирования и особенно пастеризации в течение 10-15 мин при температуре 85-90 С происходят многочисленные процессы разложения основных красящих веществ -антоцианов [18].
Для исключения ряда описанных недостатков на кафедре органической химии ГОУ ВПО ВГТА разработаны новые способы получения красителя из растительного и цветочного сырья [114; 125].
Бескислотный способ получения антоциановых красителей Согласно этому способу получение антоцианового красителя осуществляется следующим образом: выжимки ягод, например, черной смородины измельчают и проводят экстрагирование этиловым спиртом (96 % об.), гидромодуль 1:5. Сырье ягод обрабатывают последовательно 2-3 раза этиловым спиртом при температуре 55-60 С в течение 1,5 часов (рис. 3.1). Антоциансодержащее сырье (ВЫЖИМКИ) " Высушивание и измельчение сырья 1Г Этанол Первичное экстрагирование І к v Отделение экстракта от исходного сырья Экстракт
Отходы СЬГОЬЯ " Вторичное экстрагирование Экстракт Объединенный экстракт " Отстаивание, фильтрование і г Регенерация этанола Концентрирование экстракта і Охлаждение, фасовка и упаковка і Хранение красителя Рис. 3.1. Функциональная схема получения антоцианового красителя бескислотным способом
Однократное экстрагирование не позволяет извлечь пигменты полностью, степень экстрагирования при этом составляет около 60 — 70 %. Двукратное и троекратное проведение процесса позволяет извлечь почти весь (до 95 %) краситель из сырья. Использование температуры процесса менее 50 С значительно увеличивает время экстрагирования и уменьшает выход продукта; температура более 60 С нежелательна вследствие возможного протекания реакций окисления и поликонденсации, что ухудшает качество продукта. Концентрация антоцианов в экстракте достигает максимума при проведении экстрагирования в данном режиме температур в течение 1-1,5 часа; дальнейшее увеличение времени экстрагирования вследствие этого нецелесообразно.
Полученные экстракты отделяют от исходного сырья, объединяют, отстаивают при температуре 10 — 20 С в течение 6—10 часов (достаточное время для оседания нерастворимых соединений при температуре 10-20 С; более низкие температуры применять экономически нецелесообразно в виду повышения энергозатрат) с последующей фильтрацией и концентрированием путем отгонки этанола под вакуумом. Концентрирование проводят до остаточного содержания сухих веществ не менее 55 %.
Применение вместо воды менее полярного и более легкокипящего этанола позволяет снизить температуру концентрирования, а дополнительное использование вакуума позволяет значительно ускорить этот процесс, что способствует повышению сохранности природных полифенольных соединений.
Использование в качестве экстрагента этанола без добавления кислот позволяет извлекать антоцианы в менее полярной бесцветной карбинольной форме с незначительным содержанием примесей в виде полярных органических соединений (сахара, белки и др.). Также в раствор переходит часть флавонолов, которые в кислой среде превращаются в антоцианы [3; 126].
Бескислотный способ получения антоциановых красителе
При оценке спектральных характеристик мармелада снимали спектр поглощения раствора с массовой долей мармелада 50 %, в качестве базовой линии использовали спектр неокрашенного мармелада (рис. 4.2) Это подтверждает данные органолептической оценки окрашенного мармелада — образцы имели цвет от оранжевого, слегка розоватого до темно-красного, вишневого в зависимости от дозировки красителя и его наименования.
Кривые спектров поглощения мармелада, окрашенного красителем в количестве 1 г/кг: 1 - черничным; 2 - черносмородиновым; 3 - виноградным Цветометрический анализ образцов показал, что с увеличением дозировки красителя возрастает доля R-компоненты цвета мармелада. Однако, при добавлении колоранта в количестве более 1,0-1,2 г/кг наблюдается переход окраски от красного к малиновому, что приводит к уменьшению доли красной составляющей цвета (рис. 4.3).
Исследование цветности образцов выполнено в рамках гранта РФФИ № 06-08-00448 а «Разработка методов диагностики качества продукции по параметрам цветности с применением цифровых технологий».
Контроль окраски проводили в течение трех месяцев с периодичностью две недели. В целом, в течение срока хранения значение цветовой компоненты R снижалось на 5-15 %. При этом компоненты G и В возросли на 2-12 и 1-7 % соответственно (рис. 4.4 - 4.6).
Анализ полученных результатов показал, что интенсивность красной окраски снижается: до 40 % (изделия с черничным красителем), 30-50 % (с черносмородиновым) и до 50 % (с виноградным). Падение цветности мармелада с синтетическим красителем с течение такого же времени составляет 15-20%. При этом максимум светопоглощения растворов большинства образцов практически не изменился. Это свидетельствует о том, что, несмотря на уменьшение интенсивности окраски в течение срока хранения, оттенок цвета существенно не изменился - окраска мармелада просто тускнеет.
Анализ изделий в течение гарантийного срока хранения показал, что для всех образцов характерно повышение общей кислотности на 0,5-1,5 град и уменьшение рН на 0,1-0,2 единицы.
Антиоксидантная активность желейного мармелада Определена суммарная антиоксидантная активность мармелада, приготовленного с применением натуральных антоциановых красителей различной природы и в различных дозировках, а также мармелада с использованием синтетического красителя кармуазина. Результаты представлены в табл. 4.2.
Наличие АОА в неокрашенном образце обусловлено тем, что все, используемое для производства мармелада сырье обладает противоокислительными свойствами, хотя и слабо выраженными. Так АОА (стандарт - рутин) сахара-песка составляет 0,5 мг/100 г, патоки - 1,8 мг/100 г, кислоты лимонной - 4,3 мг/100 г.
В табл. 4.3 представлено изменение АОА, рассчитанное относительно контрольного образца (без добавления красителя). Подобные расчеты помогают более наглядно продемонстрировать эффективность антоциановых красителей как антиоксидантов при производстве пищевых продуктов.
Использование в качестве красителей концентратов экстрактов выжимок ягод позволяет повысить антиоксидантную активность мармелада в 2-3 раза относительно контрольного (неокрашенного) образца. Мармелад, окрашенный синтетическим красителем кармуазином обладает АОА, не превышающей этот показатель в контрольном образце.
Анализ данных эксперимента показал, что суммарная антиоксидантная активность желейного мармелада практически во всех рассмотренных образцах нелинейно уменьшается в течение всего периода хранения на величину до 50 % от первоначального значения, несмотря на то, что красная окраска (п. 4.1 Л) уменьшается несколько менее интенсивно. Использование в производстве мармелада синтетического красителя кармуазина снижает величину антиоксидантной активности до 46 % относительно контрольного образца, в то время как снижение окраски для этих образцов составляет порядка 10-15 %.
На основании проведенных исследований можно сделать вывод: концентраты экстрактов выжимок ягод черники, черной смородины и винограда можно использовать не только как красящие вещества при производстве кондитерских изделий, но и как ценный источник антиоксидантов, что позволит использовать эти продукты для профилактики свободнорадикальных патологий.
Рекомендуемая дозировка колорантов при приготовлении желейного мармелада составляет: для черничного красителя 0,4—0,6 г/кг и 0,8-1,2 г/кг для черносмородинового. С уменьшением ее желаемая интенсивность красной окраски не достигается, с увеличением - мармелад приобретает чрезмерно темную окраску и растет его себестоимость. Благодаря особенностям предлагаемой технологии изготовления красителя его нужно в 3,5 раза меньше, чем при получении традиционным способом (п. 1.8.1).
Использование красителя из винограда для производства мармелада нецелесообразно из-за высокого количества колоранта (5 г/кг готового мармелада), требуемого для воссоздания стабильного красного цвета готового изделия, что приводит к удорожанию продукта.
Исключение из рецептуры карамели синтетических красителей позволит более широко использовать этот продукт для детского питания.
Разработан проект технической документации (ТУ, ТИ, РЦ) на мармелад «Ягода», приготовленный с применением натуральных антоциановых красителей (черничного и черносмородинового).
Технология мармелада «Ягода» отмечена двумя дипломами выставки «Продторг-2007», г. Воронеж. Влияние дозировки сырья на стабильность окраски Изменение окраски мармелада в ходе его хранения может быть связано с различными процессами, протекающими в продукте, в том числе с взаимодействием пигментов красителя с разнообразными соединениями, присутствующими в мармеладе.
Для оценки степени влияния отдельных компонентов была проведена серия экспериментов с отклонением дозировки компонентов от рецептуры, представленной в табл. 4.1.
Величина отклонения по каждому компоненту (табл. 4.4) выбиралась с тем расчетом, чтобы быть достаточной для оказания влияния на антоцианы красителя и в то же время не оказывать значительного влияния на качество мармелада в целом.
Антиоксидантная активность желейного мармелада
Мы, нижеподписавшиеся, инженерно-технические работники ЗАО «Сормовская кондитерская фабрика» - ведущий технолог конфетного цеха Долгих М.С., инженер - лаборант конфетного цеха Дубровина О.В, аспирант Воронежской государственной технологической академии Саввин П.Н., провели производственные испытания способа производства желейных конфет с использованием натурального черносмородинового красителя при выполнении научно-исследовательской темы: «Применение антоциановых красителей в производстве кондитерских изделий».
Целью испытаний способа производства желейных конфет было апробировать исходные данные лабораторных исследований в производственных условиях, отработать технологию приготовления желейных конфет с использованием натурального черносмородинового красителя (концентрата экстракта выжимок ягод черной смородины, полученные бескислотным выделением из сырьевого источника) для повышения пищевой ценности и антиоксидантной активности изделия и выдать рекомендации для разработки соответствующей технологической схемы. Исследования процесса приготовления желейных конфет осуществляли в условиях лаборатории и производства по следующей технологической схеме:
Сырье, применяемое для производства конфет, должно соответствовать нормативной документации и гигиеническим требованиям к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов СанПиН 2.3.2.560-96.
Подготовка сырья к производству осуществляется в строгом соответствии с «Инструкцией по предупреждению попадания посторонних предметов в продукцию»
Приготовление водно-пектиновой смеси Рецептурное количество пектина перемешивается с сахарным песком в соотношении 1:1 для предупреждения комкования и обеспечения равномерного распределения пектина при приготовлении раствора. В пектинорастворитель наливается 20-25 частей воды к массе пектина с температурой 50-60 С (количество воды определяется расчетным путем). Мешалка приводится в движение и постепенно засыпается смесь пектина с сахаром, включается насос для циркуляции водно - пектиновой смеси. Продолжительность вымешивания 10 (+/-2) минут.
Приготовление и уваривание сахаро-паточно-пектинового сиропа В диссутор заливается 20-30 % воды к весу сахара, загружается рецептурное количество сахарного песка за вычетом сахара, пошедшего на смешивание с -У пектином и, включается барбатер для растворения сахара. После растворения сахара в диссутор на уваривание загружается патока и пектиновая смесь, сюда же загружаются отходы.
Масса с влажностью 37,5 (+/-2,5) % и рН 4,1 (+/-0,4) перекачивается через сито в приемную емкость.
Из приемной емкости сахаро-паточно-пектиновый сироп плунжерным насосом подается в змеевиковую варочную колонку для уваривания при давлении пара 2-4,5 кгс/см до содержания сухих веществ 84,0 (+/-2,0) % и подается в темперирующую машину ТМ-250 с водяной рубашкой, с помощью которой поддерживается температура смеси 95 (+/-5) С.
Приготовление желейной конфетной массы В темперирующей машине в желейную массу вводятся ароматизаторы и красители (краситель вводили в виде раствора с массовой долей концентрата экстракта 20 %) в соответствии с рецептурой. Желейная масса перемешивается и поступает в буферную емкость с мешалкой, расположенную над отливочной головкой. В буферную емкость вводится 50 % водный раствор лимонной кислоты до достижения необходимого значения рН (3,5 +/-0,3). Формование желейных корпусов конфет.
Формуются конфетные корпуса на конфетоотливочной машине ЦФ в крахмальные ячейки, сверху с помощью виброустройства заполненные формы покрываются тонким слоем крахмала во избежание слипания корпусов конфет после выборки из форм. Влажность крахмала - 5-9 %, содержание сахара в крахмале не выше 5 %.
Лотки с отлитыми корпусами транспортёром подаются в вертикальную шахту установки для непрерывной выстойки корпусов конфет. Продолжительность выстойки 50-90 минут (контролируется цеховыми часами). Температура в охлаждающем шкафу 3-15 С. Затем лотки с готовыми корпусами подаются в приёмник конфетоотливочной машины для очистки их от крахмала. Очищенные корпуса подаются на глазировку.
Глазирование и охлаждение. Глазирование корпусов конфет производится на глазировочной машине S-80 шоколадной глазурью на заменителе какао - масла. Температура корпусов конфет при глазировании 20-25 С. Температура глазури 37-40 С. Время охлаждения 5-6 минут. Температура в охлаждающем шкафу 5-10 С. Готовые конфеты укладываются на клеенках в лотки и по транспортёру передаются на завёрточные машины.
Завёртка, маркировка, упаковка. Далее глазированные корпуса конфет передаются на заверточные машины ЕУ-3 и ЕУ-4 с дисковым питателем, где заворачиваются «вперекрутку». Завернутые конфеты через автовесы поступают на завес.
Упаковка изделий в транспортную тару, маркировка готовой продукции, транспортировка и хранение должны соответствовать требованиям ГОСТ 4570-93 "Конфеты" и ГОСТ 51074- 2003 «Информация для потребителя».
Маркировка завернутой продукции осуществляется в соответствии с ГОСТ 4570-93 и содержит следующую информацию: наименование продукта;
